無線墑情監(jiān)測系統(tǒng)中通訊原理的介紹
近年來各地頻繁出現(xiàn)的干旱、洪澇等自然災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了很大的損失，開發(fā)設(shè)計一套實時對土壤含水量監(jiān)測系統(tǒng)是非常有必要的。
1 通訊體系組成
無線墑情監(jiān)測系統(tǒng)是指以農(nóng)業(yè)局為中心，將位于不同地點的自動土壤水分觀測儀通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)（GPRS）進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、監(jiān)控和土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)的收集匯總。
從總體結(jié)構(gòu)上，該系統(tǒng)主要由通訊調(diào)度及數(shù)據(jù)中心（以下簡稱：中心站）和分布于各地的自動土壤水分觀測儀組成，如圖1所示。其中，通訊調(diào)度及數(shù)據(jù)中心設(shè)在省局信息中心，主要負(fù)責(zé)定時讀取和實時接收網(wǎng)絡(luò)中的各自動土壤水分觀測儀的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)匯總，統(tǒng)一存檔，并且提供數(shù)據(jù)發(fā)布途徑；分布于各地的自動土壤水分觀測儀主要負(fù)責(zé)實時采集當(dāng)?shù)氐耐寥浪謹(jǐn)?shù)據(jù)及傳感器狀態(tài)，并進(jìn)行存儲、數(shù)據(jù)傳輸；無線通訊網(wǎng)絡(luò)基于中國移動的GPRS無線數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，用于數(shù)據(jù)的實時傳輸。
2 通訊過程
2.1 GPRS簡介GPRS是通用分組無線服務(wù)技術(shù) （GeneralPacket Radio Service）的簡稱，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。其主要特點有：
（1）GPRS采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令，優(yōu)化了對網(wǎng)絡(luò)資源和無線資源的利用；
（2）GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接；
（3）GPRS支持基于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的應(yīng)用，可以和IP網(wǎng)、X.25網(wǎng)互聯(lián)互通。支持特定的點到點和點到多點服務(wù)；
（4）GPRS的設(shè)計使得它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。
2.2 GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊介紹
GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊安裝在各自動土壤水分觀測儀的機(jī)箱內(nèi)，是GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕考撃K可以自動與中心站計算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。該模塊的系統(tǒng)特點：
（1）支持雙頻GSM/GPRS;（2）數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線；（3）透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換；（4）強(qiáng)大的實時在線數(shù)據(jù)傳輸功能，無須PC也可傳遞數(shù)據(jù)；（5）TCP/IP Internet內(nèi)嵌的協(xié)議棧，輕松互聯(lián)
2.3本系統(tǒng)中GPRS通訊過程
2.3.1固定IP地址的獲取及設(shè)置由電信部門提供的網(wǎng)絡(luò)專線，經(jīng)過省氣象局局域網(wǎng)的路由器接入中心站的控制計算機(jī)，同時得到該計算機(jī)的固定IP地址。該固定IP地址將設(shè)置到監(jiān)測網(wǎng)各外站的無線傳輸模塊內(nèi)。
2.3.2中心站參數(shù)設(shè)置中心站計算機(jī)的通訊調(diào)度軟件中設(shè)置有每個外站的站名、站號、臺站類型、通訊時間間隔、標(biāo)識符等參數(shù)。其中最重要的參數(shù)是每個外站內(nèi)無線傳輸模塊的標(biāo)識符，該標(biāo)識符為外站的唯一身份識別符號，每個外站都有自己的標(biāo)識符，各不相同。
2.3.3無線連接的建立各外站的儀器安裝完成，系統(tǒng)帶電后，其內(nèi)部的無線傳輸模塊將向其內(nèi)部保存的固定IP地址（即中心站計算機(jī)地址）不停地發(fā)出連接請求。中心站計算機(jī)的通訊調(diào)度軟件啟動后，將進(jìn)入偵聽狀態(tài)。當(dāng)偵聽到某個外站的連接請求后，將與其建立連接。由于各外站無線上網(wǎng)時得到的是動態(tài)IP地址，因此連接后，中心站無法識別外站身份，這時外站內(nèi)的無線傳輸模塊，會向中心站計算機(jī)發(fā)出它自己的標(biāo)識符，中心站計算機(jī)根據(jù)保存在軟件中的標(biāo)識符就能夠識別外站，這樣整個連接過程完成。
每個外站上電或斷掉連接后都會發(fā)出連接請求，有多少個連接請求，中心站就建立多少個連接，這些連接同時存在，同時在線，保證中心站計算機(jī)同時與多個外站的通訊實時性。系統(tǒng)通訊過程見圖
3 結(jié)束語
無線墑情監(jiān)測系統(tǒng)基于成熟的土壤水分測量技術(shù)和GPRS無線傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)了全省各地土壤墑情的實時監(jiān)測。該網(wǎng)絡(luò)目前運行良好，在很大程度上增強(qiáng)了對全省干旱、洪澇等災(zāi)害的預(yù)警能力，可以有效的為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供氣象指導(dǎo)。